（农产品加工及贮藏工程专业论文）大球盖菇微波真空干燥工艺的研究.pdf

摘要 大球盖菇( s t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t a ) ，也称皱环球盖菇，其富含蛋白质、多糖、 维生素、矿质元素及许多生物活性物质，干菇气味香浓，常食能增强人体抵抗力，有 “山林珍品之美誉。传统的干菇加工以日晒和热风干燥为主，存在菇体色泽深暗、 复水性差、气味不足等缺陷。本项目将微波真空干燥技术应用于大球盖菇的干制加工， 研究微波真空干燥条件下大球盖菇的干燥特性，建立大球盖菇的动力学模型，研究微 波真空干燥各因素对干品品质的影响，并对干燥工艺进行优化以确定其最佳干燥工 艺。该项目将为实现节能及高品质干菇加工提供技术保证。 1 研究不同微波功率、真空度、装载量对大球盖菇干燥特性的影响。结果表明： 微波真空干燥能明显缩短干燥时间；大球盖菇微波真空干燥过程分为加速和降速干燥 二个阶段，恒速干燥不明显，其中加速干燥阶段较短，降速干燥阶段时间较长。微波 功率越高，干燥时间也越短，大球盖菇的降水速率越快；真空度越高，大球盖菇降水 速率越快，水分去除彻底，干燥时间也较短，干品保持原有形态越完整；装载量越大， 干燥时间越长。 2 根据微波真空干燥特性，建立大球盖菇的微波真空干燥动力学模型，其模型满 足p a g e 方程m r ：e ，其中r = e - 2 7 5 5 4 田0 1 0 4 x 1 0 5 2 4 + o 0 1 6 2 ，n = i 1 2 5 1 + 0 0 0 3 5 x i + 0 1 0 9 0 x 2 - 0 0 0 2 1 x 3 。经试验证明，用模型求得的水分比预测值与试验值基本相符， 该模型可用于描述大球盖菇微波真空干燥过程中水分的变化情况。 3 研究微波真空干燥过程中不同因素对大球盖菇s o d 活性、v c 含量、多糖含 量和复水率等干品品质影响的变化规律，研究结果表明：大球盖菇的营养成分受微波 功率的影响较大，微波功率越大，营养成分损失越大，复水性也越差，可能原因是在 微波作用下细胞结构受到破坏的程度随微波功率的增强而增大，导致s o d 失活及营 养物质分解；真空度和装载量的增加能较好地保持大球盖菇的营养成分；复水性受真 空度的影响最大，可能是因为真空度的提高使细胞在干燥状态下保持充胀状态，因此 干品形态越好，同时干品复水时吸水较快。因此，在加工过程中可以考虑增大真空度， 适当降低微波功率，从而达到既保持营养成分又节省时间、降低生产成本。 4 对大球盖菇微波真空干燥进行工艺优化研究，最终确定大球盖菇的最佳工艺 为：微波功率l k w ，真空度9 0 k p a ，装载量为15 0 9 。 关键词：大球盖菇；微波真空干燥；干燥特性；动力学模型；品质；工艺优化 a b s t r a c t s t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t ei sr i c hi np r o t e i n , v i t a m i n s ，m i n e r a l sa n dm a n yb i o a c t i v e s u b s t a n c e s t h ed r i e dp r o d u c to d o u ri sf r a g r a n t i tc a ne n h a n c eh u m a nb o d yr e s i s t a n c eb y f r e q u e n t l ye a t i n gs t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t ew h i c h w a sk n o w na s ”m o u n t a i nt r e a s u r e ”t h e t r a d i t i o n a ld r y i n gw a yo fs t r o p h a r i ar u g o s o - a n n u l a t ew e r em a i n l ys o l a r i z a t i o na n da i r f l o w d r y i n g ，w h i c hc o u l dm a k et h ep r o d u c td a r k ，r e h y d r a t i o na b i l i t yb a da n do d o rl a c k m i c r o w a v ev a c u u mt i r i n gt e c h n o l o g yw a sa p p l i e dt os t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t ed r y i n gi n t h i sp a p e r t h em i c r o w a v ev a c u u md r y i n gc h a r a c t e r i s t i c so fs t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t ew a s s t u d i e d ，a n dk i n e t i cm o d e l so fm i c r o w a v ev a c u u md r y i n gw a se s t a b l i s h e dc o r r e s p o n d i n g l y e f f e c t so fe a c hf a c t o ro fm i c r o w a v ev a c u u mo nd r i e ds t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t ew e r e s t u d i e d t h e nt h eo p t i m a ld r y i n gt e c h n o l o g yw a sd e t e r m i n e db yo p t i m i z i n gd r y i n g t e c h n o l o g y t h ep r o j e c tw o u l do f f e rt e c h n i c a lg u a r a n t e ef o re n e r g y - s a v i n gp r o c e s s i n ga n d p r o d u c i n gd r i e dp r o d u c to fh i g hq u a l i t y 1 t h ee f f e c t so fd i f f e r e n tm i c r o w a v ep o w e r , v a c u u md e g r e ea n dl o a d a g eo ns t r o p h a r i a r u g o s o a n n u l a t ed r y i n gc h a r a c t e r i s t i c sw e r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e d ：m i c r o w a v e v a c u u md r y i n gc o u l do b v i o u s l yr e d u c et h ed r y i n gt i m e ；s t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t e m i c r o w a v ev a c u u md r y i n gc o u r s ew a sd i v i d e di n t ot w os t a g e st h a tw e r es p e e d u pa n d s p e e d - d o w n c o n s t a n ts p e e dd r y i n gw a sn o to b v i o u s ，a c c e l e r a t i n gd r y i n gs t a g ew a s s h o r t ，a n ds p e e d - d o w ns t a g ew a sl o n g t h eh i g h e rm i c r o w a v ep o w e rw a s ，t h es h o r t e r d r y i n gt i m ew a sa n dt h ef a s t e rp r e c i p i t a t i o nr a t ew a s t h eh i g h e rv a c u u md e g r e ew a s ， t h ef a s t e rp r e c i p i t a t i o nr a t ew a s m o i s t u r ew a sr e m o v e dt h o r o u g h l y , t h ed r y i n gt i m ew a s s h o r t ，a n dp r o d u c tc o u l dk e e pt h eo r i g i n a lf o r mc o m p l e t e l y t h eh i g h e rl o a d a g ew a s ，t h e l o n g e rt h ed r y i n gt i m ew a s 2 a c c o r d i n gt om i c r o w a v ev a c u u md r y i n gc h a r a c t e r i s t i c s ，k i n e t i cm o d e l so fm i c r o w a v e v a c u u md r y i n gf o rs t r o p h a r i am g o s o - a n n u l a t ew a se s t a b l i s h e d t h em o d e ls a t i s f i e dt h e ：一 r = e - 2 7 5 5 4 - 0 0 1 0 4 x l - o 0 5 2 4 x 枷0 1 6 2 ) ( 3 andpage e q u a t i o n m r e o fw h i c h = ， u ) 坍 删v 1 j n = i 1 2 5 1 + 0 0 0 3 5x l + 0 1 0 9 0 x 2 0 0 0 2 1 x 3 i tw a sp r o v e dt h a tp r e d i c t e dd a t ea n d e x p e r i m e n t a ld a t ew e r en e a r l ya c c o r d a n ta n dt h em o d e lc o u l db eu s e df o rd e s c r i b i n gt h e c h a n g eo fm o i s t u r ei ns t r o p h a r i ar u g o s o - a n n u l a t ed u r i n gm i c r o w a v ev a c u u md r y i n g 3 t h ee f f e c t so fd i f f e r e n tf a c t o r so ns o d ，v i t a m i nc ，p o l y s a c c h a r i d ea n dr e h y d r a t i o n i i r a t i oo fs t r o p h a r i ar u g o s o - a n n u l a t ew e r es t u d i e d t h er e s u l t si n d i c a t e d ：m i c r o w a v e p o w e rh a dt h eg r e a ti n f l u e n c eo nn u t r i t i o no fs t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t e ；t h eh i g h e r m i c r o w a v ep o w e rw a s ，t h em o r en u t r i e n tw a sl o s ta n dt h ew o v er e h y d r a t i o nc a p a c i t y t h e p o s s i b l er e a s o mw e r et h a tt h ed a m a g e de x t e n to fc e l l u l a rs t r u c t u r ei n c r e a s e dw h e n m i c r o w a v ep o w e ri n c r e a s e d ；t h ei n c r e a s eo fv a c u u md e g r e ea n dl o a d a g ec o u l dk e e p p r o d u c tn u t r i e n t s ；r e h y d r a t i o nc a p a c i t yw a sg r e a t e s ti n f l u e n c e db yv a c u u md e g r e e ，t h e p o s s i b l er e a s o nw a st h a te n h a n c i n gv a c u u md e g r e ec o u l dm a k ec e l lk e e pf u l lt o r e h y d r a t eq u i c k l y t h e r e f o r e ，v a c u u md e g r e ec o u l db ee n h a n c e da n dm i c r o w a v ep o w e r c o u l db er e d u c e da p p r o p r i a t e l yd u r i n gp r o c e s s i n gt ok e e pt h en u t r i e n t s ，s a v et i m ea n d r e d u c et h ep r o d u c t i o nc o s t 4 m i c r o w a v ev a c u u md r y i n gt e c h n o l o g yo p t i m i z a t i o nf o rs t r o p h a r i ar u g o s o - a n n u l a t ew a s s t u d i e d t h eo p t i m a la r c i n gt e c h n o l o g yw a so b t a i n e dw h e nm i c r o w a v ep o w e rw a slk 彤 v a c u u md e g r e ew a s - 9 0 k p aa n dl o a d a g ew a s15 0 9 k e y w o r d s ： s t r o p h a r i ar u g o s o - a n n u l a t e ； m i c r o w a v ev a c u u m d r y i n g ；d r y i n g c h a r a c t e r i s t i c s ；k i n e t i cm o d e l ；q u a l i t y ；t e c h n o l o g yo p t i m i z a t i o n i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完成的 研究成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中已作了答谢的 地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本研究做出贡献 的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行 为，由本人承担应有的责任。 学位c 论文作者亲笔躲学貉乞嗍护7 ， 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校有 权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 不保密，本论文属于不保密。 靴弹必做储瓣摊：物乞 膘一。钐么乃 口吖 第一章引言 1 大球盖菇的营养价值及功能 大球盖菇( s t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t a ) h 】，也称皱环球盖菇，因其富含蛋白质、矿 质元素、维生素等同时含有许多生物活性物质，如多糖、s o d 等，常食大球盖菇能增 强人体免疫功能，具有很强的抗病毒、抗肿瘤作用。大球盖菇属联合国粮农组织向发 展中国家推荐发展的菇种之一，我国1 9 9 2 年从欧美等国家引进栽培。其栽培原料来 源丰富，可利用稻麦草、谷壳、甘蔗渣等废弃物进行大田轮作载培，栽培技术简单， 成本低，产量高，在农村极易推广种植，同时它也是国际菇类交易市场上十大菇类品 种之一，国内生产的大部分供出口。大球盖菇鲜菇色泽艳丽口感滑嫩爽脆，含野生菇 的清香气味，口感非常好颇受消费者欢迎。将其制成干菇味香浓，可与香菇相媲美， 素有“山林珍品 之美称。国内鲜菇销价每公斤约6 1 2 元，在美国市场约每磅4 - 7 美元，而干菇每公斤却高达4 0 - - - - 6 0 美元。 大球盖菇营养丰富，富含多种氨基酸、多糖、矿质元素及多种活性物质。王晓炜 【2 】对新鲜大球盖菇子实体营养成份进行了测定，大球盖菇粗蛋白含量高达2 7 7 5 ，是 许多食用菌的1 2 倍，其中氨基酸含量高达1 6 7 ；粗脂肪为2 1 9 ，粗纤维为7 9 9 ，碳水化合物6 8 2 3 ；矿物质元素中，磷和钾的含量高达3 4 7 5 m g g 和8 1 6 8 4 m g g ， 是目前食用菌中含量最高的；多糖和v c 含量每百克高达6 8 9 和5 3 1 m g ；许多生物活 性物质高于其它几种常见食用菌。研究还表明，大球盖菇的多s r e 提取物能够提高机 体s o d 等含量，增强机体抵抗力。程光宇【3 】等人对1 6 种食用菌的s o d 活性及热稳定 性进行的研究表明，大球盖菇s o d 含量达5 0 0 u g 左右。许梅【4 】等人对富硒大球盖菇 的研究表明，富硒大球盖菇能明显提高小鼠g s h p x 活性和s o d 活性，丙二醛 ( m a l o n d i a l d e h y d e ，m d a ) 含量明显减少，富硒大球盖菇具有较强的抗氧化能力。陶明 煊【5 】等人对大球盖菇等三种食用菌提取物用于糖尿病小鼠的血液和肾脏进行了研究， 提取物对于s o d 、g s h 、g s h p x 、t a o c 、m d a 、c a t 等抗氧化指标均有所改善， 特别对m d a 含量有明显降低的作用。 可见，大球盖菇具有非常高的营养价值，兼具食用与药用双重保健功效。 2 大球盖菇千制加工技术现状 大球盖菇鲜菇在常温下放置3 天左右，子实体便会自然开伞，发生褐变，菌盖膜 揎建鲞莶盔堂亟堂僮途塞太壁羞整丝遮塞窒王龌王茎笪班塞 发生自溶，同时菌脚长出白色絮状霉继而腐烂，最终失去食用价值，采后熟变限制了 大球盖菇的异地运输和鲜销。 延长菇类保鲜的主要方法是干制，传统菇的干制方法为热风干燥和太阳晒干。但 它们的缺点是干燥时间长，色泽深谙；菇的营养损失大，复水时间长；复水后的菇体 无法保持原菇体的色泽和形态，影响了食用感官。因此研究大球盖菇的干燥加工新技 术，对促进大球盖菇的生产、提升干制加工技术水平具有非常重要的现实意义。 数学者采用日晒或电热风烘干机进行大球盖菇干燥处理的研究。胡文华【6 】采用电 热烘干机加工大球盖菇，分为5 个步骤完成干品的制作，烘干一批大约需要2 4 小时 左右；田龙【7 】研究了真空冷冻条件下干燥大球盖菇，确定了以其收缩率及复水比为指 标的的最佳工艺条件。除此之外，现代干燥技术研究尚无其它报道，因此为大球盖菇 寻找一种既能保持营养品质又高效节能、环保的现代干制加工技术方法，将有利于这 个产业的快速可持续发展。 3 微波真空干燥技术的研究进展 3 1 微波真空干燥技术的原理及特点 干燥是食品保藏的重要手段，在食品生产中应用非常广泛。干燥方法主要有热风 干燥、真空干燥、冷冻干燥、流化床干燥、喷雾干燥和微波干燥等，以及近年来兴起 的联合干燥技术如微波真空干燥 8 】、真空冷冻干燥等。 微波作为一种新的加热能源，有效解决了食品干燥过程中质量和效益之间的矛 盾，在食品加工领域显示出广阔的应用前景，受到国内外学者和工业界的广泛关注。 肖宏儒9 1 等对茶叶微波加工技术及工艺进行了研究；安徽农业大学朱德泉【1 0 1 等进行了 不同面筋类型小麦的微波干燥的试验研究；浙江大学杨金英 1 1 】等对春笋的微波干燥色 泽模型及工艺试验进行了研究；李远志【1 2 】等研究利用微波真空干燥设备干燥酶解后的 澄清型香蕉汁制作速溶香蕉粉的工艺；张国琛 1 3 】等研究了微波真空干燥参数对扇贝柱 物理及感官特性的影响规律；孙丽娟【1 4 】等利用微波真空干燥技术干燥蜂蜜，较好地保 留了其原有品质；邓宇【1 5 】等对蕨菜微波真空干燥特性和品质进行了研究，结果表明， 微波真空干燥的蕨菜的复水性优于其它干燥方式产品，微波真空干燥后的蕨菜品质明 显高于传统的热风干燥品质；江南大学李瑜【1 6 】等分别采用热风干燥、真空干燥、冷冻 干燥微波真空干燥等对大蒜进行干燥，研究各种干燥方法对大蒜品质的影响，结果表 明，采用微波真空与真空联合干燥得到的大蒜产品可以达到和冷冻干燥相似的品质。 2 塑建壅盐盍堂亟堂焦迨塞 盔壁董蕉丝速真窒王爆王茎趁硒塞 钱尚测1 7 】等人对微波低温真空干燥设备的技术分析及研究表明，微波真空干燥技术具 有干燥速度快、效率高，质量好等优点。 本研究所涉及的加工技术主要采用微波真空干燥技术。微波真空干燥技术是一项 集电子学、真空学、机械学、热力学和程控学等多学科为一体的高新技术，它可有效 地解决食品在干燥过程中质量和效益之间的矛盾。 微波是一种能产生高频电磁场的电磁波，当微波作用于干燥物料时，在高频电磁 场作用下，物料中极性分子从原来的随机状态转向依照电场的极性排列取向，造成分 子的剧烈运动和相互摩擦从而产生大量能量，使得物料温度不断提高。物料中水分子 由于产生这种运动产生热量，使物料迅速被加热干燥。 真空干燥是依靠热传导，将热量传递给物料，由于水和一般湿介质在一定的介质 分压作用下，对应一定的饱和温度，真空度越大，湿物料所含的水或湿介质对应的饱 和温度越低，即沸点温度低，越易汽化逸出而使物料干燥。因此在真空环境下，能在 较低温度下干燥物料，使物料营养成分保持较好。但在真空环境下，热量通过传导或 对流方式传递速度慢，这样便妨碍了真空干燥优点的发挥。 微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项技术结合起来，在真空状态下，依靠高 频电磁振荡来引发分子运动，使物料发热，使水分子在较低温度下气化，然后通过真 空泵的抽吸而除去。这样既避开了真空下热量传导慢的缺点，又利用了真空条件下沸 点低的优点，充分发挥各自优势，极大地缩短了干燥时间，使物料营养成分特别是热 敏成分的损失率大大降低，提高了生产效率【1 8 】，同时也起到了节能的作用1 9 】。 与常规干燥方法相比，微波真空干燥具有干燥效率高，加热均匀，过程易于控 制，环保性生产，产品保存期长，产品质量好等特点【2 0 】： ( 1 ) 干燥效率高。微波真空干燥采用辐射传递能量，使物料整体加热，传热速度 快、效率高、能耗低，周期短，可提高4 倍以上功效。 ( 2 ) 加热均匀。物料里外同时加热，温差很小，不会产生加热不一致的状况，因 而大大提高干燥质量。 ( 3 ) 过程易于控制。充分利用微波功率可快速调整且无惯性，在生产中工艺参数 调整方便，便于连续及自动化生产。 ( 4 ) 环保性生产。不会产生有毒有害的废水、废气，生产环境清洁卫生。 ( 5 ) 保存期长，产品质量好。物料中热敏性成分及生物活性物质的保持率达到达 到9 0 - 9 5 ，较冷冻干燥时间大大缩短，品质达到或超过冷冻干燥产品品质。 3 踅建壅挞太堂亟主堂僮迨塞盔壁董蕉邀这真窒王堪王茎的盟窟 ( 6 ) 微波具有杀菌消毒之功效，所生产食品安全卫生，保质期长。 3 2 微波真空干燥特性及动力学模型研究 食品干燥过程还难以实现在线检测水分含量及物料内部温度，因此对食品干燥 特性及动力学模型的研究对于干燥过程的优化和控制具有非常重要的意义。微波真空 干燥实质上是真空状态下物料中的水分吸收微波能后，进行由于低压造成的水分梯度 进行迁移、扩散和蒸发的过程，目前对干燥特性及动力学模型的研究主要集中在以下 两个方面：一是研究物料吸收微波能的大小及分布规律；二是研究水分扩散、蒸发过 程的规律。由于物料的介电特性随水分含量的变化而变化，因此物料中电场分布及吸 收的微波能是一个动态变化的过程。目前已有的研究都是假设微波能是大小均匀且与 表面垂直从物料表面输入的，微波能在物料内部呈指数衰减，然后利用差分法或有限 元法预测物料内部温度分布大4 , t 2 1 】【2 2 1 。 近年，随着微波干燥技术的不断被应用，关于微波干燥过程中水分变化规律也不 断地扩大和深入。ys o y s a l 2 3 1 研究了不同的微波功率对欧芹叶干燥速率、干燥时间等 的影响，结果恒速干燥阶段约有4 0 5 的水分蒸发，减速阶段由于内部水分的流失， 物料对微波能的吸收减少，干燥速率逐渐下降；干燥时间则随着微波功率的提高而缩 短。农业作物的微波干燥动力学模型的报道也在增加和更新。目前，用来描述农业物 料整个薄层干燥过程的模型一般有三种，即单项扩散模型m r = a e 一、指数模型 m r = e 州和p a g e 方程m r = e 叫【2 4 1 ，其中大多数薄层物料的微波干燥模型符合 m r ：e 州“的方程形式。王俊 2 5 1 等报道，香菇微波干燥方程形式分段为揪：e 叫“， 与p a g e 干燥方程形式完全一致，其前段干燥系数为r = 0 2 3 e 0 0 5 8 t ， n = 1 4 6 3 一o 0 0 6 8 t ；后段为r ：o 0 0 0 4 5 e o 6 t ，n = 1 7 5 0 + 0 0 0 5 9 t 。王金双【2 6 】等进 行了土豆片微波干燥方程的回归分析，发现土豆片的微波干燥方程采用p a g e 方程拟 合较佳，其微波干燥的前段方程为： i n ( 一l n m r ) = 一8 6 5 9 + 5 0 9 p 一1 4 9 5 p2 + ( 1 8 7 4 0 9 1 3 p + 0 1 3 4 3 p 2 ) i n t ，后段方程为 i n ( 一i n m r ) = 2 2 6 8 6 + 2 3 8 p 一1 0 5 9 1 p 2 + ( 5 1 4 5 6 2 5 0 p + 2 5 6 4 p 2 ) i n t 。 4 适建壅盐态堂亟堂焦途塞态鉴羞蕉邀迭塞窒王埕王茎塑硒究 3 3 微波真空干燥对营养成分影响的研究 3 3 1 微波真空处理对酶活性的影响 酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催 化下进行的。酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类 特殊蛋白质【2 7 1 。酶在食品保藏和加工中具有重要的作用，一方面它可以促进植物原材 料的生长和发育，改善动物原材料的风味和质构：而另一方面它又会加速原材料的老 化、腐败与变质，导致食品品质下降，贮藏时间缩短。因此，酶活力的控制和保持成 为食品保藏和加工中的重要问题。 当微波处理物料时，其物理环境有温度场和电磁场，这两种场对物料作用能产生 两方面的效果：一是微波的热效应，即微波能转化为物料升温的热能而对物料加热； 另一是微波的非热效应，即微波与物料中生物活性组成部分( 如蛋白质酶、多酚氧化 酶) 或混合物( 如细菌、霉菌等) 等相互作用，使其生物活性得到抑制或激励【2 8 】( 视 微波电磁场的频率和强度等因素以及物料生物活性灭活阈值而定) ，也就是灭酶或灭 菌效果。微波灭酶与常规加热灭酶相比，具有快速、彻底的效果：( 1 ) 两种场合作用， 与单一温度场相比，大大加强被加热物料的蛋白质变性作用；( 2 ) 以温度场与电磁场 的作用相比，后者大大强于前者。【2 9 】 s o d ( 超氧化物歧化酶) s o d 是一类广泛存在于生物体内的金属酶类，专一清除 体内超氧阴离子自由基，消除活性氧毒性，保护机体不受自由基攻击【3 0 】。它是一种源 于生命体的活性物质，对人体不断地补充s o d 具有抗衰老的特殊效果。s o d 是生物 体内重要的抗氧化酶，广泛分布于各种生物体内，如动物，植物，微生物等，具有特 殊的生理活性，是生物体内清除自由基的首要物质。其在生物体内水平高低意味着衰 老与死亡的直观指标； 目前国际上对s o d 的研究越来越多，对于食品加工中如何保持s o d 活性的研究 也不断增加。s o d 具有的抗氧化性及其独有的生理功能使得其作为食品添加剂和重要 基料而应用于食品生产中。大部分蔬菜、水果都含有s o d ，其中含量较高的有：刺梨、 香蕉、猕猴桃、山楂、大蒜、菠萝等，果皮中s o d 活性明显高于果肉。其它食品有 食用菌、扇贝、调味品、鸡肉等。常见食用菌中猴头菇s o d 活性较强，灵芝菌活性 也很高，己被制成灵芝酒投放市场。常见调味品中，发现酱油、豆腐乳、鱼肉酱中均 含s o d ，其具体性质还有待进一步研究3 1 1 。董爱文等人对两种野生菇的研究发现， s o d 经加热及干制后损失不大；张琪林【3 3 】等人对大球盖菇s o d 的提取表明，大球盖 5 塑建壅挞盔堂亟堂僮途塞 一 盔醚羞蕉丝这真窒王缝王茎鳆硒塞 菇含有丰富的s o d 成分。 3 3 2 微波真空处理对v e 的影响 v c 又叫抗坏血酸，是一种水溶性维生素。主要存在于新鲜水果及蔬菜中，是人 体不可缺少的微量营养物质之一3 4 1 。v c 是所有维生素中最不稳定的，它在贮藏、加 工时，很容易被破坏。绿色植物自身能合成v c ，它是植物体新陈代谢中必不可少的 物质，在植物体的抗氧化系统中起着重要的作用。由于人类自身不能合成v c ，所需 的v c 主要靠来源于水果和蔬菜。v c 含量以刺梨中最多，每1 0 0 9 含2 0 8 8 m g ，素有 “v c 王之称；其次是猕猴桃含4 2 0 m g 、鲜枣含3 8 0m g ，草莓、柑橘也较多，蔬菜 中以辣椒含量最岁3 5 1 ，青菜、韭菜、菠菜、柿子椒等深色蔬菜和花菜中含量也较多。 v c 在胶原质的形成上扮演很重要的角色，胶原质对于人体的组织细胞、牙龈、血管、 骨骼、牙齿的发育和修复是一种重要的物质；v c 参加体内的氧化还原过程，促进人 体的生长发育，增强人体对疾病的抵抗能力，增强肝脏的解毒能力【3 6 】。当人体中缺少 v c 时，就会出现牙龈出血、牙齿松动、骨骼脆弱、粘膜及皮下易出血、伤口不易愈 合等症状。近年来，科学家们研究了不同浓度的v c 对体外培养的3 种人癌细胞的生 长均有不同程度的抑制，说明维生紊c 对人癌的防止可能有益。 万本蚶3 7 1 研究了微波加热对食品中维生素影响，通过对多种蔬菜及多种维生素的 测定表明，微波加热时间短、效率高，且微波加热保持了食品中大量水分，因此十分 有利于最大程度地保存食品中维生素，尤其对于v c 等热敏性维生素更是有效；赵振 峰【3 8 】在微波杀菌对牛乳成分的影响研究中发现，在同一微波处理条件下，牛乳蛋白质 的损失率比乳中其他营养成分的损失率高，但损失率均低于3 ；与热水浴相比较， 微波处理对v c 的损失率明显降低。纵伟【3 9 】等人研究不同干燥方法对脱水菠菜理化特 性的影响后，结出结论，微波真空干燥脱水菠菜后，叶绿素保存率和v c 保存率高， 且产品的复水性及质构特性好，干燥时间短；常虹 4 0 1 等人对波萝粉进行微波真空干燥 和热风干燥对比发现，微波真空条件下v c 的保留率比热风干燥多了3 0 以上；王晓 炜 2 】等人对大球盖菇进行营养分析发现，大球盖菇的v c 含量比大多数常食用真菌的 含量高，每1 0 0 9 含量高达5 3 1 9 。 3 3 3 微波真空处理对多糖含量的影响 多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质。 多糖通常具有贮藏生物能( 如淀粉、糖原) 和支持结构( 如纤维素、几丁质、粘多糖) 的作 用。近年来，多糖研究异军突起，科学界视多糖的研究为生命科学的前沿，甚至提出 6 福建盔盐盍堂亟堂焦途塞 态遂董夔丝逵真窒王丛王茎的盟窒 二十一世纪是多糖的世纪。多糖类物质是所有生命有机体的重要组成部分，广泛存在 于动物、植物，和微生物细胞壁中，是生物体内除核酸和蛋白质以外的又一类重要的 生物分子，尤其是一类重要的信息分子。科学研究已经确认多糖类物质具有许多生物 活性，包括抗肿瘤、免疫、降血糖和抗病毒等，且无毒副作用【4 1 1 。 某些多糖，如纤维素和几丁质，可构成植物或动物骨架。淀粉和糖原等多糖可作 为生物体储存能量的物质。不均一多糖可作为机体润滑剂、识别外来组织的细胞、血 型物质的基本成分等。多糖类化合物广泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁 中，是构成生命的四大基本物质之一。2 0 世纪5 0 年代以来，研究发现真菌多糖具有 抗癌作用，尤其对多糖类化合物的抗肿瘤和免疫增强作用进行深入了研究【4 2 】。 傅荣杰等人【4 3 】对含多糖类中药利用微波萃取与水煎提取两种方法进行多糖提取 率做对比，结果表明，水煎提取比微波萃取多糖溶出率高，说明微波照射易引起多糖 糖链的裂解，对中药多糖有一定的破坏作用，但含杂质少，质量稳定；冯磊【删在对 微波辅助法萃取香菇柄中多糖工艺的优选研究中发现，与直接加热萃取法进行比较， 微波辅助萃取能极大地缩短萃取时间，同时能降低萃取剂用量，提高香菇多糖产率； 龚盛昭【4 5 】等人对微波辅助法萃取当归多糖的条件优化研究表明，微波辅助萃取能缩短 萃取时间，降低萃取剂用量，提高当归多糖产率达1 5 2 ，多糖质量分数9 1 6 ；崔 政伟【4 6 】在微波真空干燥高粘度的灵芝浓缩液研究中得出结论，利用微波真空干燥处理 的灵芝多糖和三萜酸保留率十分接近冷冻干燥产品，比6 0 6 5 下真空干燥的产品要 高很多，除此之外干燥时间也大幅缩短。王晓炜【2 】等人对大球盖菇进行的营养分析表 明，大球盖菇的多糖每百克含量高达6 8 9 。 4 本项目研究的目的和意义 1 9 2 2 年大球盖菇由美国人首先发现，1 9 6 9 年德国进行人- r 到t l 化栽培成功，而后 波兰等欧洲国家进行引种栽培。1 9 8 0 年我国从波兰引种并试栽成功，但是并没有得到 广泛的重视。2 0 世纪末和本世纪初，浙江的刘跃钧和福建三明的颜淑婉等人的大量栽 培研究，取得良好的效益，为大球盖菇的进一步推广和栽培奠定了较为广泛的基础【4 7 1 。 福建省三明及南平地区有较大规模种植，年生产量较大。三明市地处福建省中西 北部，发展食用菌生产有良好的资源条件和技术基础。1 9 9 8 年以来，引进、选育、 开发了一批新品种，食用菌生产以优质高效为目标，走产业化开发路子，取得了显著 成效，三明市于1 9 9 2 年引进大球盖菇栽培，产业化生产具有优越条件：一是适应性 广，原材料来源丰富；二是栽培技术简便粗放，易于推广；三是抗性强，病虫害少， 7 塑建壅盐太堂亟堂焦途塞太鏊羞蕉丝这真窒王缝王苎的鲤塞 适应温度范围广，能在福建省度过霜雪严冬；四是产量高，生产成本低；大球盖菇产 业化建设具有广阔的发展前景。据统计，2 0 0 7 年三明市种植大球盖菇8 8 0 0 亩，2 0 0 8 年达1 0 0 0 0 亩，已成为全国栽培大球盖菇的主产区，形成一定规模，具有相对较好的 产业化基础。目前，三明市已有7 家企业从事大球盖菇的栽培、销售，形成了初步的 产一供一销一体化经营模式，大球盖菇产品在国内具有很强的竞争力。这些企业或直 接出口，或通过中间商出口，现已出口到俄罗斯、中东国家以及部分欧洲国家，产品 供不应求。目前三明的大球盖菇生产基地共有1 5 万亩，亩产大约在2 5 0 0 公斤。其中 7 0 为出口，3 0 左右在国内出售。出口产品主要为盐渍及部分干制品【4 8 】【4 9 1 。 目前大球盖菇干品多采用日晒或电热风烘干机进行干燥处理，耗时长，耗能高， 干品色泽暗淡，品质差。微波真空干燥具有干燥效率高、加热均匀、过程易于控制、 环保性生产、保存期长等特点，因此本研究课题结合微波真空干燥技术，通过对大球 盖菇微波真空干燥特性及动力学模型的系统研究，了解大球盖菇在干燥过程中水分的 变化规律，并建立动力学模型，量化微波功率、真空度、装载量这三者及失水量的关 系，为产业化生产提供理论依据和科学指导：同时通过研究微波真空干燥后对大球盖 菇主要品质的影响，掌握影响品质的因素，并选择合理的工艺参数，为实现高品质加 工提供保障。因此，利用微波真空干燥技术对大球盖菇进行加工以获得高营养成分的 干品，又降低能耗、节约成本。该技术的应用将有利于推动大球盖菇在福建省及全国 的大面积种植及提升产品在国内外市场的竞争力。 到目前为止，还未有见将微波真空技术应用于大球盖菇干燥加工中的相关报道， 以及大球盖菇微波真空干燥特性以及干燥动力学模型、微波真空干燥中对大球盖菇中 营养品质的影响等的相关研究报道。 第二章大球盖菇微波真空干燥特性及动力学研究 摘要：研究了微波真空不同因素下大球盖菇的干燥特性。通过研究微波功率、真空度 及装载量等不同条件下水分的变化规律，建立动力学模型，量化三个因素之间的关系， 为工业化生产提供科学理论依据与指导。 关键词：大球盖菇；微波真空；功率；真空度；装载量；动力学模型。 大球盖菇( s t r o p h a r i ar u g o s o a n n u l a t a ) ，也称皱环球盖菇，因其富含蛋白质、矿质 元素、维生素等同时含有许多生物活性物质，如多糖、s o d 等，常食大球盖菇能增强 人体免疫功能，具有很强的抗病毒、抗肿瘤作用。大球盖菇属联合国粮农组织向发展 中国家推荐发展的菇种之一，我国1 9 9 2 年从欧美等国家引进栽培，其鲜菇色泽艳丽 口感细嫩，滑嫩爽脆含野生菇的清香气味，口感非常好颇受消费者欢迎。制成干菇味 香浓，可与香菇相媲美，素有“山林珍品 之美称。 大球盖菇鲜菇放置常温容易发生褐变、采后熟变限制了大球盖菇的异地运输和鲜 销，因此农户对大球盖菇采后处理主要是利用盐渍方法进行罐装贮藏。而菇类的主要 贮藏保鲜方法是干制，而目前只有少量农户利用热风干燥和太阳晒干，它们的缺点是 干燥时间长，色泽深谙；营养损失大，食用感官差。本文利用微波真空干燥技术，在 微波功率、真空度及装载量这三个不同因素下对大球盖菇的干燥特性进行了研究，建 立动力学模型，量化了三者之间的关系，以期为大球盖菇产业化生产提供科学的理论 依据和指导。 1 材料与方法 1 1 材料 大球盖菇：采于福建三明，预冷，当天运抵福州，选择大小一致，无病虫害的子 实体，低温存放。 1 2 主要仪器 k l 2 d 4 z g 微波真空干燥设备：广州凯棱工业用微波设备有限公司与福建农林大 学联合研制； d h g 9 0 5 3 a 型电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏设备有限公司： a l 2 0 4 型精密分析天平：梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司； p l 6 0 2 s 型电子天平：梅特勒托利多仪器( 上海) 有限公司： 9 趣建壅挞太堂亟堂僮途塞 太蕉董蕉邀这真窒王龌王茎笪婴窒 h h 4 数显恒温水浴锅：国华有限公司； 7 5 2 型紫外可见分光光度计：上海光谱仪器有限公司： t d l 5 a 型低速台式离心机：上海安享科学仪器厂； r t - 0 2 型二两装高速中药粉碎机：永康市屹立工具厂。 1 3 方法 1 3 1 试验方法： 称取一定质量大球盖菇，清洗，沥于，单层均匀平铺于微波真空炉转盘内，采用 不同微波功率、真空度和装载量进行干燥，每隔2 分钟取出样品记录重量，直至物料 含水率在1 3 以下。 1 3 2 含水量的测定： 按g b t 5 0 0 9 3 2 0 0 3 食品中水分的测定方法进行测定。 1 。3 。3 结果计算： 含水率w = ( m 。一m g ) m 。x 1 0 0 ； 失水速率r = a m a t ； 式中i r l g _ 干物质量，g ；m 一时刻的物料质量，g ；l l 】一相邻两次测量的失水 质量，g ；t _ 相邻两次测量的时i 暗- j n 隔，m i n 。 1 3 4 数据分析： 运用m a t l a b 6 软件进行数据的统计分析。 2 结果与分析 2 1 微波功率对大球盖菇失水特性的影响 选取不同微波功率为l k w 、2 k w 、3 k w 和4 k w 在真空度9 0 k p a ，装载量5 0 9 的 条件下进行干燥。大球盖菇微波真空干燥曲线和失水速率变化曲线如图2 - 1 和图2 2 所示。 l o 1 0 0 8 0 母 褥6 0 薹4 0 9 6 2 0 o 图2 1 不同微波功率下物料的干燥曲线 f i g 2 一ln r y i i l gc u r v e so f d i t f e r e n tt r 血r o w a v ep o w e r 4 时间( m i n ) o2 04 0 6 0 8 0 图2 2 不同微波功率下物料的失水速率变化曲线图 f 远2 2c h a n g eo f d e h y d m t m gr a t ea td i f f e r e n tn f i c r o w a v ep o w e r 水率 1 0 0 由图2 1 可见，微波功